1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

В. Тимофеев-Ресовский (1900-1981) назвал способность живыхорганизмов воспроизводить себе подобных, мутировать и вновь вос­производить мутантные варианты. Иначе говоря, свойства наслед­ственности и изменчивости оказались связанными со свойствамиконкретного химического соединения — универсального носителянаследственной информации.Первоначально считалось, что ДНК может быть только в видеправозакрученной спирали, однако в 1979 г. американский ученыйА. Рич доказал, что ДНК существует и в виде левозакрученной спи­рали (рис. 1.5, В). Эта форма — Z-ДНК — встречается на участках,обогащенных парами G-С и играет существенную роль в процессахрекомбинации и регуляции действия генов.Дальнейший прогресс в понимании механизмов репликациигенов, их функционирования и перекомбинации всецело связан с28 «Глава 1.

Введение. Генетика и ее место в системе наукОДНК4I\'s _ ✓I/Рис. 1.6. Центральная догма молекулярной биологии (Ф. Крик, 1958,1970),отражающая перенос генетической информации в матричных процессах клеткиСплошные стрелки — распространенные процессы,пунктирные — наблюдаемые в особых случаяхуспехами молекулярной генетики. На основе этих исследованийродились новые отрасли науки — генная инженерия, геномика.Генная инженерия позволяет манипулировать индивидуальнымигенами (молекулами ДНК), получать в пробирке их новые сочетания,получать мутации по желанию экспериментатора, переносить геныодних организмов в клетки других и таким образом конструироватьбиологические системы, которых никогда не было в природе.Геномика исследует нуклеотидные последовательности ДНКразных организмов, выявляет функционально значимые участки(iфункциональная геномика), определяет общие и различные харак­теристики разных геномов (сравнительная геномика).Доказательство генетической роли ДНК, расшифровка ее струк­туры и механизма репликации (см.

гл. 5) символизировали торже­ство матричного принципа воспроизведения генетического мате­риала, предложенного еще в 1928 г. Н. К. Кольцовым (1872-1940).Дальнейшее развитие матричного принципа связано с открыти­ем информационной РНК, выяснением механизма синтеза белкаи расшифровкой генетического кода (см. гл. 16) в период с 1961по 1965 гг. Ф. Криком с сотр.; М. Ниренбергом, Г.

Кораной [Нобе­левская премия 1968 г.], а также С. Очоа и др. В настоящее вре­мя значение матричного принципа в живых системах воплощает«Центральная догма молекулярной биологии», сформулированнаяФ. Криком в 1958 г. Схематически она представлена на рисунке 1.6.Эта схема означает, что линейная последовательность мономеровГлава 1. Введение. Генетика и ее место в системе наукФ 29ДНК (дезоксирибонуклеотидов) определяет линейную последо­вательность мономеров в ходе матричных процессов репликации(кольцевые стрелки) и транскрипции, т. е.

синтеза РНК по матрицеДНК (сплошные прямые стрелки). Последовательность рибонуклеотидов РНК определяет последовательность аминокислотныхостатков в белках в матричном процессе трансляции. При этом об­ратное кодирование невозможно.

Типичные матричные процессыизображены сплошными стрелками, а встречающиеся в качествеисключений — пунктирными.1.4. Методы генетикиГибридологический метод представляет собой специфическийметод генетики. Он в значительной степени совпадает с методомгенетического анализа, однако не исчерпывает его, поскольку в ге­нетическом анализе гибридологический метод часто сочетают с ме­тодами получения мутаций.

Метод гибридологического анализа, за­ключающийся в гибридизации и последующем учете расщеплений,в законченной форме был предложен Г. Менделем.Им были сформулированы непреложные правила, которым сле­дуют все генетики.1. Скрещиваемые организмы должны принадлежать к одному виду.2. Скрещиваемые организмы должны четко различаться по отдель­ным признакам.3.

Изучаемые признаки должны быть константны, т. е. воспроизво­диться из поколения в поколение при скрещивании в пределахлинии (родительской формы).4. Необходимы характеристика и количественный учет всех классоврасщепления, если оно наблюдается у гибридов первого и после­дующих поколений.Со времен Менделя генетический анализ обогатился целым ря­дом методов.

В частности, методы получения мутаций позволяютсоздавать исходную гетерогенность материала для последующегоприменения гибридологического анализа. Метод отдаленной гибри­дизации позволяет выяснять степень эволюционного родства междувидами и родами. При этом большое значение имеет цитологиче­ский метод. В последние годы широкое распространение получилиметоды гибридизации соматических клеток как животных, так и рас­тений.V Математический метод. Само рождение генетики как точнойнауки стало возможным благодаря использованию математиче­ского метода в анализе биологических явлений.

Г. Мендель приме­30 *Глава 1. Введение. Генетика и ее место в системе наукнил количественный подход к изучению результатов скрещиваний,а также, что не менее важно, к построению гипотез, объясняющихполученные результаты. С тех пор сравнение количественных дан­ных эксперимента с теоретически ожидаемыми стало неотъемле­мой частью генетического анализа. Для этого используют методывариационной статистики. Математический метод незаменим приизучении наследования количественных признаков, а также приизучении изменчивости, особенно ненаследственной, или модификационной.Компьютерное моделирование структур и процессов, проис­ходящих в клетках, организмах и популяциях, широкомасштаб­ные исследования первичной структуры геномной ДНК с помо­щью компьютерных программ представляют собой дальнейшееразвитие математического метода в приложении к проблемамгенетики.Цитологический метод используют для изучения клетки какосновной единицы живой материи.

Исследование строения хромо­сом вместе с гибридологическим анализом лежит в основе цитогене­тики. В свое время изучение параллелизма в поведении хромосом инаследовании признаков заложило основу формирования хромосом­ной теории наследственности.

В настоящее время анализ конъюга­ции хромосом в мейозе, наблюдение обменов между гомологичнымии негомологичными хромосомами расширяют наши представленияо материальных носителях наследственности.Генетика активно использует методы и других смежных биоло­гических наук. Генетики, работающие с различными объектами, немогут обойтись без методов медицины, зоологии, ботаники, микро­биологии и других дисциплин. В то же время все большая связь с эво­люционной теорией повышает значение для генетики сравнительно­биологического метода.Методы химии и биохимии применяют для более детальной ха­рактеристики наследуемых признаков обмена веществ, для изучениясвойств молекул белков и нуклеиновых кислот. Для этих же целейслужат методы иммунологии и иммунохимии, позволяющие иден­тифицировать весьма специфично даже мизерные количества техили иных генных продуктов, прежде всего белков.Генетика широко использует методы физики: оптические, седиментационные, методы меченых атомов для маркирования и иден­тификации различных классов макромолекул.

Наиболее широкофизические, химические и физико-химические методы применяют вмолекулярной генетике, генной инженерии, геномике.Глава I. Введение. Генетика и ее место в системе наук311.5. Модельные объекты генетикиПоскольку генетика изучает свойства наследственности и из­менчивости, характерные для всех живых организмов, а ДНК (унекоторых вирусов — РНК) служит универсальным носителем на­следственной информации, генетические закономерности, обнару­женные у одних объектов, как правило, обнаруживают и у другихобъектов.

Благодаря этому в генетике широко используют т. н. мо­дельные объекты (см. вклейку, рис. 1.7), т. е. линии и генетическиеколлекции видов с хорошо разработанной частной генетикой, удоб­ные для решения конкретной задачи, например изучения мутацион­ного процесса, механизма рекомбинации, регуляции действия генаи т. д. Так, хромосомная теория была сформулирована Т. X. Морга­ном на основании экспериментов с дрозофилой, а явления транс­формации (передача признаков с помощью ДНК) и трансдукции(перенос генов с помощью бактериофагов) были открыты Ф. Гриф­фитсом, Дж.

Ледербергом и его сотрудниками при исследованиибактерий и их вирусов. Эти явления оказались характерными дляширокого круга объектов.Большое значение имеет подбор модельных объектов экспери­ментальной генетики из класса млекопитающих. Это объясняетсятем, что самый интересный для нас объект, принадлежащий к это­му классу, человек, не может быть объектом генетических экспе­риментов в силу этических соображений. Использование модель­ных объектов, таким образом, исходит из принципа биологическойуниверсальности. Благодаря этому явления и закономерности,найденные с помощью модельных объектов, и могут быть распро­странены на подавляющее большинство видов, как это было с хро­мосомной теорией, или могут быть обнаружены и использованы вработах с объектами, для которых эти явления в природе, казалосьбы, не характерны.

В последнем случае ярким примером служиттрансформация и векторный перенос генов (см. гл. 12) у высшихрастений и млекопитающих. Эти методы легли в основу геннойинженерии.Обобщения, проводимые на основе исследования модельных объ­ектов, следует делать с известной осторожностью, поскольку одни ите же закономерности могут по-разному проявляться у разных видоввследствие различий их жизненных циклов, анатомического строе­ния, организации генетического материала.

Характеристики

Список файлов книги